[发明专利]促进合成天然气生产的方法和设备

说明书

本申请是申请日2008年11月17日，申请号200880128017.8(PCT/US2008/083788)，发明名称为“促进合成天然气生产的方法和设备”的发明专利申请的分案申请。

发明背景

总体而言，本发明涉及整体气化联合循环(IGCC)发电工厂，更具体地讲，涉及优化合成天然气生产和与气化系统的热量转移的方法和设备。

至少一些已知的IGCC工厂包括与至少一个动力产生涡轮机系统集成的气化系统。例如，已知的气化系统使燃料、空气或氧气、蒸汽和/或二氧化碳(CO₂)的混合物转化成合成气体或“合成气”。将合成气引导到燃气涡轮发动机的燃烧室，燃气涡轮发动机为发电机提供动力，发电机将电力提供到电网。来自至少一些已知燃气涡轮发动机的排气提供到热回收蒸汽发生器(HRSG)，热回收蒸汽发生器产生用于驱动蒸汽涡轮机的蒸汽。蒸汽涡轮机产生的动力也驱动发电机，发电机将电力提供到电网。

至少一些与IGCC工厂有关的已知气化系统产生用于燃气涡轮发动机的合成气燃料，合成气燃料主要为一氧化碳(CO)和氢气(H₂)。此合成气燃料一般需要比天然气更高的质量流量，以得到与天然气相似的放热。这种额外的质量流量可能需要显著的涡轮机改进，并且不与基于标准天然气的燃气涡轮机直接兼容。

另外，为了在涡轮发动机操作期间便于控制NO_x排放，至少一些已知的燃气涡轮发动机使用以贫燃料/空气比率操作和/或在进入燃烧室反应区域之前使燃料与空气预混的方式操作的燃烧室。预混可便于降低燃烧温度，且随后减少NO_x生成，而不需要加入稀释剂。然而，如果所用燃料为合成气燃料，则选择的合成气燃料可能包含足够的氢气(H₂)，使得相关的高火焰速度可促进混合装置内自动点火、反闪(flashback)和/或火焰保持。此外，此高火焰速度可能不利于在燃烧前均匀混合燃料和空气。另外，可能需要向富H₂燃料气系统加入至少一种惰性稀释剂，包括但不限于氮气(N₂)，以防止过多NO_x生成，并控制火焰自动点火、反闪和/或火焰保持。然而，惰性稀释剂并非总是可得的，其可能不利影响发动机热速率，并且/或者增加投资和操作成本。蒸汽可作为稀释剂引入，然而，蒸汽可缩短热气通道部件的预期寿命。

发明概述

在一个方面，本发明提供一种生产合成天然气(SNG)的方法。所述方法包括提供含至少一些二氧化碳(CO₂)的合成气流。所述方法还包括使至少一部分CO₂从至少一部分提供的合成气流分离。所述方法进一步包括将从至少一部分合成气流分离的至少一部分CO₂引导到至少一个气化反应器的至少一部分。

在另一个方面，本发明提供一种气化系统。所述气化系统包括至少一个气化反应器，所述气化反应器构造成接收二氧化碳(CO₂)并产生气流。所述系统还包括与所述气化反应器流动连接的CO₂循环子系统。所述子系统包括构造成在所述气流内产生CO₂的至少一个气体转换反应器。所述子系统还包括构造成从所述气流去除CO₂的至少一个酸性气体去除装置(AGRU)。所述子系统进一步包括促进将CO₂从所述至少一个酸性气体去除装置引导到所述至少一个气化反应器的至少一个导管。

在另一个方面，本发明提供一种整体气化联合循环(IGCC)发电工厂。所述IGCC工厂包括与至少一个气化系统流动连接的至少一个燃气涡轮发动机。所述气化系统包括至少一个气化反应器，所述气化反应器构造成接收二氧化碳(CO₂)并产生气流。所述系统还包括与所述气化反应器流动连接的CO₂循环子系统。所述子系统包括构造成在所述气流内产生CO₂的至少一个气体转换反应器。所述子系统还包括构造成从所述气流去除CO₂的至少一个酸性气体去除装置(AGRU)。所述子系统进一步包括促进将CO₂从所述至少一个酸性气体去除装置引导到所述至少一个气化反应器的至少一个导管。

附图简述

图1为示例性整体气化联合循环(IGCC)发电工厂的示意图；

图2为可用于图1所示IGCC发电工厂的示例性气化系统的示意图；并且

图3为可用于图1所示IGCC发电工厂的供选气化系统的示意图。

发明详述